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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Kunststoff-Spritzgusssysteme und im Besonderen auf gasunterstützte Kunststoff-Spritzguss-Systeme und
-Verfahren.
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Es gibt viele bekannte Systeme zum
Kunststoff-Spritzgießen.
In konventionellen Kunststoff-Spritzgießsystemen werden in einer Spritzgussmaschine
Kunststoftpellets geschmolzen und durch eine Förderschnecke in einen Formhohlraum
verbracht. Der Formhohlraum ist zwischen zwei Formhälften ausgebildet
(einem Kernglied und einem Hohlglied), typischerweise wird das Kunststoffmaterial
durch eine oder mehrere Angusshülsen,
einen Verteiler und/oder ein Schmelzkanalsystem eingebracht. Die
zwei Hälften
der Form sind aneinandergeklammert, typischerweise unter hohem Druck,
und das Kunststoffmaterial wird in den Formhohlraum in den meisten
Fällen
mit signifikantem Druck eingespritzt. Das geschmolzene Kunststoffmaterial
kann in dem Formhohlraum abkühlen
und aushärten,
typischerweise unterstützt
durch ein Kühlsystem,
in welchem ein Kühlfluid
durch eine oder mehrere der Formglieder zirkuliert. Sobald der Teil
ausreichend ausgehärtet
ist, wird die Form geöffnet
und wird der Teil entnommen, typischerweise mittels eines oder mehrerer Auswurfstifte.
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Einige der bekannten Systeme verwenden bei
dem Spritzgussprozess ein Gas und sind allgemein bekannt als "gasunterstützte Spritzguss"-Systeme. In diesen
Systemen wird das Gas entweder durch die Kunststoff-Einspritzdüse selbst
in das geschmolzene Kunststoffmaterial injiziert, oder durch einen
oder mehrere Stiftmechanismen, die in der Form strategisch positioniert
sind, und über
Angusshülsen,
Verteiler oder Heissgaskanalsysteme. Es ist auch möglich, das
Gas direkt in den geschmolzenen Kunststoff bereits im Auslauf der
Spritzgussmaschine zu injizieren. Das Gas, das typischerweise ein
inertes Gas wie Stickstoff ist, wird unter Druck injiziert und formt
in dem geformten Teil einen oder mehrere hohle Hohlräume oder
Kanäle.
Die Vorteile von mit Gas assistierten Spritzgussprozessen sind wohl
bekannt und umfassen Kosteneinsparungen durch die Notwendigkeit,
weniger Kunststoffmaterial zu verwenden, und die Möglichkeit
der Herstellung von Teilen, die geringeres Gewicht haben, und der
Herstellung von Teilen, die bessere Oberflächendefinitionen und Oberflächenqualitäten haben.
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Bei einem anderen Kunststoff-Spritzgusssystem,
bei welchem Gas benutzt wird, wird das Gas in den Formhohlraum entlang
einer oder mehrerer außenliegender
Oberflächen
des geformten Teils injiziert. Das unter Druck gesetzte Gas zwingt
den Kunststoff gegen die gegenüberliegende
Oberfläche oder
die gegenüberliegenden
Oberflächen
des Formhohlraums und führt
zur Ausformung eines Teils mit hervorragenden Oberflächencharakteristika
an den Sichtseiten.
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Ein spezielles gasassistiertes Spritzgusssystem
benutzt einen Überschusshohlraum,
der mit dem Formhohlraum in Verbindung steht. Ein solches System
wird beispielsweise in
US-A-S
098 637 gezeigt. In diesem System wird ein Teil des Kunststoffs
aus dem Formhohlraum in den Überschusshohlraum
verlagert, sobald die Ladung des unter Druck gesetzten Gases eingeführt wird.
Dieser Prozess ist besonders zweckmäßig zum Herstellen von Tür- und Greifgriffen.
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Obwohl viele dieser gasassistierten
Spritzgusssysteme zufriedenstellend betreibbar sind und kommerziell
akzeptable Spritzgussteile aus Kunststoff und solche Komponenten
produzieren, gibt es Bedart für
verbesserte Systeme und Vertahren, und insbesondere solche, die
keine Überschusshohlräume verwenden.
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Es ist ein Gegenstand der vorliegenden
Erfindung, ein verbessertes System und ein Vertahren für das "gasassistierte Spritzgießen" anzugeben. Es ist
ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
System und ein Verfahren zum gasassistierten Spritzgießen anzugeben
zur Herstellung von Kunststoffteilen und Komponenten, wobei ein Überlauf-Hohlraum
nicht verwendet oder benötigt
wird.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein System und ein Verfahren zum gasassistierten Spritzgießen anzugeben,
bei welchen die Menge des Kunststoffmaterials, das in die Form eingespritzt
wird, und die Drücke
des injizierten Gases, gesteuert sind.
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Es ist ein noch weiteres Ziel der
vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum gasassistierten
Spritzgießen
anzugeben, bei denen die Gasdrücke
in der Form auf spezielle Weisen gesteuert werden, um ein zufriedenstellendes
Produkt in einer verbesserten und vorteilhaften Weise zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß wird eine abgedichtete Form
verwendet. Der Kunststoff wird aus einer Standard-Spritzgussmaschine
eingespritzt. Das Gas wird entweder durch die Maschinendüse oder
durch eine oder mehrere Gasstift-Einrichtungen in die Form injiziert.
Die Form wird vorher unter Druck gesetzt aus derselben oder aus
einer separaten Gasquelle, und zwar bis zu einem vorspezifizierten
Druck. Zum Steuern des Drucks des Gases in der Form wird ein infinitiv
gesteuertes Ventil benutzt. Das Kunststoffmaterial wird in die Form
eingespritzt, bis ein vorgewähltes Druckniveau
erreicht ist, wobei während
dieser Zeit das Gasdruckventil den Gasdruck konstant hält. Alternativ
kann das Gasdruckventil es ermöglichen, den
Gasdruck in einer gesteuerten Weise abzubauen.
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An einer voreingestellten Distanz
innerhalb des Hubes der Förderschnecke
in der Spritzgussmaschine wird ein Gas durch die Gasstift-Einrichtung oder
-einrichtungen injiziert. Alternativ kann das Gas durch die Gasstift-Einrichtung
oder die -einrichtungen injiziert werden, sobald der vorhergehend
aufgebaute Gasdruck durch das Einführen des Kunststoffmaterials
erhöht
wird und ein vorgewähltes
Niveau erreicht. Der verbleibende Teil des Kunststoffes, der zum
Herstellen des geformten Teils benötigt wird, wird dann auch in
den Formhohlraum eingespritzt.
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Sobald der Kunststoff einmal eingespritzt worden
ist, vermindert das elektrisch gesteuerte Gasdruckventil den Druck,
um es dem Kunststoff zu ermöglichen,
auch die Extremitäten
des Formhohlraumes auszufüllen.
Dabei wird auch der durch die Gasstift-Einrichtung oder -einrichtungen
eingebrachte Gasinjektionsdruck beim Verteilen des Kunststoffes
und beim Regulieren des endgültigen
Gasdrucks unterstützend
wirken.
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Sobald das Kunststoffprodukt einmal
abgekühlt
ist, wird Gas aus der Form abgelassen. Dann wird die Form geöffnet, und
wird der Teil aus der Form entnommen. Vor zugsweise, wird ein oder
werden mehrere Auswurfstifte benutzt, um beim Entnehmen des Teils
aus der Form zu assistieren.
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Weitere Ausführungsformen, Vorteile und Merkmale
der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Erfindung unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen
und der anhängenden
Ansprüche.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 – 5 verschiedene Schritte während des
ertindungsgemäßen Vertahrens;
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6 eine
Darstellung einer kombinierten Gaseinlass- und Auswurtstift-Einrichtung,
wie sie erfindungsgemäß verwendet
werden kann;
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7 eine
Querschnittsabsicht in der Ebene 7-7 in 6 und in Richtung der Pfeile; und
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8 ein
Flussdiagramm zur Darstellung von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den 1 bis 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform
10 der Erfindung gezeigt. Diese Figuren zeigen sowohl ein einzigartiges
und auch erfinderisches System zum gasassistierten Spritzgießen als auch
ein einzigartiges und erfinderisches Verfahren zum gasassistierten
Spritzgießen.
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Die Ausführungsform 10 umfasst
eine Form 12, die ein erstes oberes Formglied 14 und
ein zweites oder unteres Formglied 16 aufweist. In der
Form 12 ist ein Hohlraum 18 ausgebildet, der geformt
oder bearbeitet ist mit der präzisen
Gestalt des herzustellenden endgültigen
Kunststoffteils oder der Kunststoffkomponente. Benachbart zur Form 12 ist
eine Spritzgießmaschine 20 positioniert,
die ein Düsenglied 22 besitzt,
das in Kontakt mit der Form 12 gepresst ist. Wie bei konventionellen
Spritzgießverfahren
wird in der Spritz gießmaschine
geschmolzener Kunststoff durch die Düse 22 in den Formhohlraum 18 der
Form 12 eingespritzt.
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Bei der Ausführungsform 10 wird auch ein unter
Druck gesetztes Gas, wie Stickstoff, durch eine oder mehrere Gasstift-Einrichtungen 30 in
den Formhohlraum 18 injiziert. Das Gas wird aus einer Gasquelle 32 durch
die jeweilige Gasstift-Einrichtung 30 eingeführt.
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In der Ausführungsform 10 ist ferner ein
oder sind mehrere pneumatische oder hydraulische Auswurtstift-Einrichtungen 34 vorgesehen.
Wie bei konventionellen Spritzgießverfahren werden die Auswurtstift-Einrichtungen
benutzt zum Auswerten des geformten Teils aus dem Formhohlraum,
sobald der Teil geformt ist und ausgehärtet wurde.
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Erfindungsgemäß wird die Form 12 abgedichtet.
Dies ist schematisch angedeutet durch die Präsenz von Dichtungen 36 und 38,
die in Nuten zwischen den beiden Formgliedern 14 und 16 positioniert
sind. Es liegt auf der Hand, dass der Formhohlraum auch auf andere,
konventionelle Weise abgedichtet werden kann, und dass die Verwendung
von O-Ringen, wie beschrieben, nur eine Möglichkeit ist, um die Abdichtung
zu erzielen. Andere konventionelle Mechanismen oder Mittel zum Abdichten
eines Formhohlraumes können
hier ebenfalls von Fachleuten auf diesem Gebiet verwendet werden.
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An eine Leitung 42 ist ein
elektrisch gesteuertes Gasdruckventil 40 angeschlossen,
mit dem der Druck des Gases im Formhohlraum 18 gesteuert wird.
Das Gasdruckventil 40 ist infinitiv druckgesteuert und
kann von jedem konventionellen Typus sein, wie ein Tescom-Servoventil.
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Zwischen der Gasquelle 33 und
der Form 14 bzw. dem Gasdruckventil 40 ist ein
Mehrwege/Mehrstellungsventil 46 in einer Leitung 48 angeordnet. Dies
gestattet es, im Formhohlraum jeden gewünschten Druck in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zu erzeugen. Im Übrigen können die Gasquellen 32 und 33 separat
angeordnet sein, wie gezeigt, oder eine gemeinsame Gasquelle definieren.
Falls dieselbe Gasquelle benutzt wird, würden Druckregler und dgl. benutzt
werden, um unterschiedliche Gasmengen oder Gasströme oder
Gasdrücke
zu erzeugen, die zu den Gasstift-Einrichtungen 30 und durch
das Ventil 46 in unterschiedlichen Mengen und zu unterschiedlichen
Zeiten wie bei der Erfindung erforderlich eingeleitet werden.
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Erfindungsgemäß lässt sich jeder Typ eines abgedichteten
Formgliedes verwenden. Die in 1 speziell
gezeigte Form 12 ist nur illustrativ für die verschiedenen Formen,
die sich erfindungsgemäß einsetzen
lassen. Ähnlich
lässt sich
auch jeder Typ einer Gasstift-Einrichtung
oder von Gasstift-Einrichtungen 30, einer Auswurtstift-Einrichtung
oder von Auswurtstift-Einrichtungen 34, eines Belüftungsventilmechanismus 46,
einer Spritzgießmaschine 20 und
einer Maschinendüse 22 verwenden,
so lange die Objekte und Zwecke der vorliegenden Erfindung erfüllt sind. Verschiedene
Komponenten dieser Typen sind dem Durchschnittsfachmann auf diesem
Gebiet bekannt. Ferner lässt
sich jeder konventionelle Typ einer Gasquelle oder von Gasquellen
einsetzen.
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Obwohl das in den Formhohlraum 18 einzuführende Gas
so erläutert
wird, dass es durch die Gas-Einrichtung oder die Gasstift-Einrichtungen 30 injiziert
wird, ist darauf hinzuweisen, dass das Gas für den gasassistierten Spritzgießprozess
auch auf jegliche andere konventionelle Weise eingeführt werden könnte, beispielsweise über die
Maschinendüse 22. Dies
wird angedeutet durch gestrichelte Linien mit einer Gasquelle 32' in 1. Ferner ist auch anzumerken,
dass irgendeine Anzahl von Gasstift-Einrichtungen benutzt werden
kann bei der Erfindung. Der Typus jeder Gasstift-Einrichtung und
die Anzahl der Gasstift-Einrichtungen, wie verwendet, hängt von
der Größe und der
Konfiguration des Formhohlraums 18 und auch des Teils oder
der Komponente ab, die herzustellen ist.
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Die 2 bis 5 zeigen Schritte eines bevorzugten
Verfahrens gemäß der Erfindung.
In 2 wird die Form 10 zunächst geschlossen
und werden die Formglieder konventionell aneinandergeklemmt. Die
Dichtungen 36, 38 dichten die Form nach außen ab,
so dass darin aufgebauter Druck gehalten wird. Zunächst wird
der Druck in der Form auf einen Druckwert P1 gebracht. Dieser Druckwert
entspricht einer voreingestellten Druckeinstellung des Gasdruckventils 40.
Gas aus der Gasquelle 33 wird durch das Ventil 46,
die Leitung 48 und die Leitung 42 in dem Formhohlraum 18 injiziert.
Dies ist durch einen Pfeil 52 angedeutet. Der Wert P1 des
Drucks ist voreingestellt im Hinblick auf die Para meter des Spritzgießvertahrens,
einschließlich
Faktoren, wie die Menge des zu verwendenden Kunststoffmaterials,
die Größe des Teils,
und des Schmelzindexes.
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Danach wird in 3 mit dem Einspritzen des Kunststoffmaterials 60 in
den Formhohlraum 18 begonnen. Das Kunststoffmaterial aus
der Spritzgießmaschine 20 wird
durch die Düse 22 in
den Formhohlraum eingeführt.
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Sobald der Kunststoff in den Formhohlraum eingeführt ist
und darin einen Teil dessen Volumens ausfüllt, steigt der Gasdruck in
der Form und an dem Gasdruckventil 40 auf einen Druckwert
P2. Dabei wird auch der Kunststoffeinspritzdruck zunehmen.
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Sobald der eingespritzte Kunststoff
den Gasvorladungs-Druck P1 auf den maximalen vorgewählten Druck
erhöht,
wie er im Gasdruckventil 40 eingestellt ist, wird jeder
weitere Druckanstieg über
das Druckventil 40 abgebaut (Druckbegrenzungsfunktion).
Auf diese Weise wird ab diesem Zeitpunkt der Druck im Formhohlraum
konstant gehalten. Falls beispielsweise der Eingangsdruck P1 im
Formhohlraum 300 psi (ca. 21 kg/cm2) betragen
sollte, und der gewünschte
Druck 600 psi (ca. 42 kg/cm2) wäre, dann wird
der Druck von P2 diese 600 psi erreichen, sobald der Formhohlraum 18 zu
etwa 50 % mit dem Kunststoffmaterial 60 ausgefüllt ist.
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Ab einem voreingestellten Maß innerhalb des
Hubes der Förderschnecke
in der Spritzgießmaschine 20,
oder sobald der eingangs eingestellte Gasdruck sein vorgewähltes Niveau
erreicht, beginnen die Gasstift-Einrichtungen 30, Gas in
das Kunststoffmaterial zu injizieren. Dies ist in 4 gezeigt. Ein Druckschalter ist vorgesehen,
um das Fließen dieses
Gases einzuleiten. Sobald das Gas durch die Stift-Einrichtung 30 in
das Kunststoffmaterial 60 injiziert wird, zwingt das Gas
das Kunststoffmaterial in alle Abschnitte der Form. Ferner formt
das Gas eine Hohlstelle oder einen Hohlraum 62 in dem Material. Der
Druck des Gases aus der Gasquelle 32 und der Stift-Einrichtung
oder Stift-Einrichtungen 30 ist mit einem Druck P3 in 4 angedeutet. Der Gasinjektionsdruck
P3 wird entweder geringfügig
mehr oder weniger betragen als die Maximaldruckeinstellung des elektrisch
gesteuerten Gasdruckventils 40. Danach wird das verbleibende
Kunststoffmaterial 60 in den Formhohlraum 18 eingespritzt,
in einer Menge, die ausreicht, um den vollständigen Teil oder die Komponente
zu bilden. Falls, beispielsweise, eine Ge wichtsreduktion von 20
% gewünscht
wird, dann sind nur 80 Volumen-% an Kunststoff erforderlich.
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Die Stift-Einrichtung oder die Stift-Einrichtungen 30 beginnen,
vorzugsweise, mit dem Injizieren des Gases in das Kunststoffmaterial,
sobald 90 – 98 %
(vorzugsweise 95 – 98
%) des Kunststoffmaterials in den Formhohlraum eingespritzt sind.
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Das erwähnte Maß innerhalb des Hubes der Förderschnecke
kann auf irgendeine konventionelle Weise gemessen oder bestimmt
werden, wie beispielsweise mit einem Linearumsetzer (LTD) oder einem
Grenzschalter. Der Rückdruck
oder Gegendruck des Gases im Formhohlraum verhindert, dass das Kunststoffmaterial
strahlförmig
in den Formhohlraum eindringt. Vielmehr wird das Kunststoffmaterial
gezwungen, im Wesentlichen als ein "Stopfen" in den Formhohlraum einzuströmen, und
zwar mit einem relativ konstanten Querschnitt und einer vorne liegenden
Frontfläche.
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In der Phase des Kunststoffeinspritzprozesses,
in welcher 90 – 98
Volumen % des Kunststoffes in den Formhohlraum eingespritzt sind,
wird das Ventil 40 anfangen, den vorbestimmten maximalen
Gasdruck von P2 zu begrenzen. Das Ablassen des Druckes findet mit
einer gesteuerten Rate und einem gesteuerten Druck statt. Dies ist
in 5 gezeigt. Da der
Gasinjektionsdruck aus der Gasstift-Einrichtung oder den Gasstift-Einrichtungen 30 weiterhin
wirkt, wird das Kunststoffmaterial bis in die Extremitäten und über die
Gesamterstreckung des Formhohlraums 18 verteilt. Gleichzeitig
wird der Strom des Kunststoffmaterials den Gashaltedruck P2 aus
dem Ventil 40 nach außen
drücken.
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Danach wird der Druck P3 in der Form
konstant gehalten, bis das Kunststoffmaterial 60 sich verfestigt
und genügend
abgekühlt
hat, damit die Komponente bzw. der Teil genügend Gestaltfestigkeit hat. An
diesem Punkt wird dann die Form 12 geöffnet und wird der Kunststoffteil
oder die Komponente ausgeworfen. Die Gasauswurtstift-Einrichtung 34 oder mehrere
Gasstift-Auswurteinrichtungen 34 werden in konventioneller
Weise aktiviert, um den fertiggestellten Teil aus dem Formhohlraum
auszuwerten. Diese späten
Schritte des Verfahrens sind alle konventionell und können so
durchgeführt
werden, wie dies bei Spritzgießverfahren,
Mechanismen und Prozessen standardisiert ist.
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Sobald der geformte Teil abgekühlt und
verfestigt ist, wird der Gasdruck P3 in der hohlen Stelle in dem
geformten Teil entfernt oder abgelassen durch die Gasstift-Einrichtung
oder die Gasstift-Einrichtungen 30. Danach wird die Form
geöffnet
und wird der Teil auf konventionelle Weise ausgeworfen.
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Der Unterschied zwischen den Drücken P2 und
P3, die gegeneinander wirken, eliminiert das Herausblasen von Kunststoff
aus der Form, und ermöglicht
es dem Kunststoff, während
der gesamten Einspritzphase im Formhohlraum bewegt zu werden. Dies
verhindert Anhaltemarkierungen und hilft auch, eine bessere Oberflächenqualität in dem
endgültigen Teil
oder der Komponente zu erzielen. Anhaltemarkierungen werden typischerweise
hervorgerufen durch eine ungleichförmige Bewegung des Kunststoffmaterials
(surging) in der Form während
des Formprozesses (Anhalten und Weiterfließen).
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Das zum Füllen der Form benutzte Gas,
wie durch die Drücke
P1 und P2 repräsentiert,
lässt sich recyceln.
Dies kann in jeder konventionellen Weise ausgeführt werden, wie Fachleute auf
diesem Gebiet wissen. Das Recycling des Gases hilft, das Vertahren effizienter
und kostengünstiger
zu machen.
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Wie oben erwähnt, ist die Repräsentation
der Gasstift-Einrichtung 30 nur schematisch und symbolisch.
Jeglicher bekannter Gasstift kann benutzt werden für die vorliegende
Erfindung. In den Zeichnungen ist der Gasstift so gezeigt, als ob
er in den Formhohlraum vorstehen würde. Dies ist jedoch nicht
notwendig und nur eine Option.
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Ferner können, wie bereits erwähnt, die
Gasstift-Einrichtung oder die Gasstift-Einrichtungen 30 ersetzt
werden durch direktes Einführen
des Gases durch die Maschinendüse 22,
wie durch die Bezugsziffer 32' in 1 angedeutet
ist. Falls das Gas durch die Düse 22 eingeführt wird,
dann wird eine Art einer Angussbremse benutzt, um das Gas aus dem
geformten Teil zu entlüften,
bevor die Form geöffnet
und der Teil ausgeworfen wird.
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Bei einer alternativen Ausführungsform
kann vor der Druckbeaufschlagung mit dem Gas ein Vakuum in den Formhohlraum 18 eingebracht
werden, um jegliche Luft in der Form zu entfernen. Ferner ist, vorzugsweise,
auch die Maschinendüse 22 abgedichtet oder zumindest
mit einer gasdichten Abdichtung an der Form 12 versehen,
damit der erfindungsgemäße Prozess
effizienter durchführbar
ist.
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Ferner sind auch die Auswurtstift-Einrichtung oder
die Einrichtungen 34 abgedichtet, um dort eine Gasleckage
zu verhindern. Vorzugsweise, werden O-Ringe und dgl. für diesen
Zweck um die Auswurfstifte positioniert. Andere Dichtsysteme oder
Mechanismen, die für
Fachleute auf diesem Gebiet bekannt sind, können auch benutzt werden, um
zum Verhindern von Gasleckagen die Auswurfstift-Einrichtungen abzudichten.
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In 8 ist
ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren
in Form eines Flussdiagramms gezeigt. Das Verfahren ist mit der
Bezugsziffer 100 hervorgehoben und beginnt mit dem Schritt
110 des Abdichtens der Form. Nachdem die Form abgedichtet ist, wird
der Formhohlraum mit einem Gas bis auf einen vorgewählten Druck
beaufschlagt. Dies ist der Schritt 120. Dann wird Kunststoffmaterial
in den Formhohlraum eingespritzt, bis ein zweiter vorgewählter Druck
im Formhohlraum erreicht ist. Dies ist durch den Schritt 130 gezeigt.
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Dann wird intern in das Kunststoffmaterial Gas
injiziert. Dies ist der Schritt 140. Danach wird das unter Druck
stehende Gas aus dem Formhohlraum, das eine Gegen- oder Rückdruckkraft
gegen das Kunststoffmaterial im Formhohlraum erzeugt, abgebaut,
vorzugsweise mit einer gesteuerten Rate. Dies ist in Schritt 150
gezeigt. Das Einspritzen des Kunststoffmaterials und das Injizieren
des Gases in das Kunststoffmaterial werden zu diesem Zeitpunkt fortgesetzt.
Danach wird mit dem Einspritzen des Kunststoffmaterials in den Formhohlraum
aufgehört.
Dies ist der Schritt 160. Danach wird auch mit dem Injizieren des
Gases in das Kunststoffmaterial aufgehört. Dies ist der Schritt 170.
Die Gasströmung
setzt sich fort in das Kunststoffmaterial, bis der gesamte Formhohlraum
voll und der Spritzgussprozess abgeschlossen ist.
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Dann wird der Gasdruck im Kunststoffmaterial
konstant gehalten, bis das Kunststoffmaterial abgekühlt und
ausgehärtet
ist. Dies ist im Schritt 180 gezeigt. Danach wird das interne Gas
in dem hohlen Kunststoffartikel abgebaut. Dies ist der Schritt 190. Schließlich wird
die Form geöffnet
und wird der fertiggestellte geformte Teil entfernt. Dies ist der Schritt 200.
Typischerweise werden zum Assistieren bei der Entnahme des geformten
Teils aus dem Formhohlraum Auswurfstifte verwendet.
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Bei einer alternativen Ausführungsform
kann ein kombinierter Gaseinlass- und -auswurfstift-Mechanismus
benutzt werden. Ein solcher Mechanismus 70 ist in 6 gezeigt. Der Mechanismus 70 umfasst
ein oberes Glied 72 und ein Basisglied 74. Das
Basisglied 74 ist mit dem unteren Formglied 16' mit Hilfe mehrerer
Befestigungselemente, wie Bolzen 76, verbunden.
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Der kombinierte Gaseintritts- und
-auswurtstift-Mechanismus 70 ist in dem unteren Formglied 16' einer Form 12' positioniert,
die auch ein oberes Glied 14' aufweist.
Zwischen den zwei Formgliedern 14' und 16' wird ein Formhohlraum 18' definiert,
in welchen der Kunststoff einzuspritzen ist. Erfindungsgemäß ist auch
dieser Formhohlraum 18' abgedichtet,
beispielsweise mit O-Ringgliedern 36'.
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Im Mechanismus 70 ist ein
entfernbarer Stab oder ein Auswurtstiftglied 80 positioniert,
das ausgebildet ist, um durch Gas aus der Gasquelle 82 aktiviert
zu werden, um in den Formhohlraum 18' gezwungen zu werden, und die fertiggeformte
Kunststoffkomponente oder den Teil aus dem Formhohlraum 18' auszuwerten.
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Wie im Querschnitt 7-7 in 7 gezeigt ist, sind im Basisglied 81 des
Stiftgliedes 80 mehrere Nuten oder Schlitze 84 vorgesehen,
damit das Gas zwischen den aneinanderliegenden Flächen durchgehen
kann.
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In dem Gaseinlass- und -auswurtstift-Mechanismus
70 ist auch eine Leitung 86 vorgesehen, um mit Gas aus
der Gasquelle 82 den Auswurtstift in seine Ausgangs- oder
Passivposition zurückzustellen. Die
Gasströme
durch die Leitungen 86 und 87 wirken auf die Fläche 81A des
Basisgliedes 81 des Stiftgliedes 80, um dieses in seine
Ausgangsstellung zurückzubringen.
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Im Mechanismus 70 ist auch
ein Stopfenglied 73 positioniert, um das Auswurfstiftglied 80 an Ort
und Stelle zu halten.
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Um während des gasassistierten Spritzgussvertahrens
Gas in den Formhohlraum 18' einzuführen, wird
das Gas aus der Gasquelle 32' durch
die Leitungen 90 und 91 zugeführt. Das unter Druck gesetzte
Gas erreicht den Formhohlraum 18' durch das Spiel oder einen Zwischenraum
zwischen dem Auswurtstiftglied 80 und der Passage oder
Bohrung 94 in dem Mechanismus 70, in welchem der
Auswurtstift 80 positioniert ist. Dies ist durch Pfeile 96 gezeigt.
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In und um den Mechanismus 70 sind
mehrere Dichtungen 98, 99 vorgesehen, um dort
gegen Gasleckagen abzudichten. Diese Dichtungen 98 sind vorzugsweise
O-Ringdichtungen mit Ausbildungsmerkmalen, die ein Wegrollen der
O-Ringe verhindern.
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Die Ausführungsform des Gaseinlass-
und -auswurfstift-Mechanismus r eliminiert die Notwendigkeit,
die gesamte Auswurfstift-Einrichtung oder die Einrichtungen 34 abzudichten,
und hilft auch, Gas zu sparen. Es ist mit dem Mechanismus 70 auch
möglich,
den Auswurfrahmen zu eliminieren und Material und Komponenten einzusparen.
Der Mechanismus 70 vermindert auch die Formhöhe und stellt
eine gasdichte Form sicher.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform
kann unter Druck gesetztes Wasser benutzt werden, um anstelle von
Gas die hohle Stelle in dem eingespritzten Kunststoffmaterial zu
formen. Zu diesem Zweck wird anstelle der Gasstift-Einrichtung oder
der Gasstift-Einrichtungen 30, wie oben beschrieben, dann
eine oder mehrere Wasserstift-Einrichtungen
benutzt. Das unter Druck gesetzte Wasser kann durch die Stift-Einrichtung
in das Kunststoffmaterial eingeführt
werden, während
dieses in den Formhohlraum eingespritzt wird. Das Wasser kann von
einer einzelnen Charge stammen, oder kann, nach der Ausführung der
Formaufgabe in der Form, zirkuliert werden, in dem das unter Druck
gesetzte Wasser durch einen Auslassstift am Ende des Formhohlraums
nach außen
gelassen wird.
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Die Verwendung von kühlem Wasser
entzieht Wärme
aus dem Kunststoffmaterial, wenn dieses in den Formhohlraum eingespritzt
wird, so dass die Zykluszeit verkürzt werden kann. Sobald der Formling
genügend
eigene Gestaltfestigkeit hat, kann der Wasserstrom angehalten werden.
Danach kann Gas durch dieselbe Stift-Einrichtung eingeführt werden,
die dann das Wasser aus dem Formling drückt. Alternativ kann auch Unterdruck benutzt
werden, um das Wasser aus dem Formsystem herauszuziehen oder zu
entfernen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform
kann ein sequentielles Steuern des Gasdruckes durch das elektrisch
gesteuerte Gasdruckventil 40 eingesetzt werden. Bei diesem
alternativen Verfahren wird der Gasdruck beim Gasventil 40 konstant
an dem vorbestimmten Druck gehalten, sobald 95 – 98 Volumen % des Kunststoffmaterials
in den Formhohlraum eingespritzt sind. Überschüssiges Gas wird durch das Ventil 40 abgelassen,
während
der Hohlraum durch den verbleibenden Kunststoff ausgefüllt wird.
Ferner wird auch Gas eingeführt
in den Formling durch die Gasstift-Einrichtung oder die Einrichtungen 30.
Das Gasdruck am Druckventil 40 wird den vorbestimmten Druck
in der Einrichtung nicht überschreiten,
sobald der Hohlraum gefüllt
ist.
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Die kleine Menge unter Druck gesetzten
Gases in den Gasleitungen, die das Ventil 40 mit der Form
verbinden, kann abschließend
in die Atmosphäre
abgelassen werden.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform
kann die sequentielle Steuerung des Gasdruckes auf eine unterschiedliche
Weise eingestellt werden. Nachdem die Form geschlossen und das Gas auf
den Druck P1 gebracht worden ist, wird der Gasdruck im Formhohlraum 18 der
Druckeinstellung am elektrisch gesteuerten Gasdruckventil 40 gleich
sein. Dann wird von der Spritzgießmaschine 20 durch
die Maschinendüse 22 Kunststoff
in den Formhohlraum 18 eingespritzt. Das Gas aus dem Formhohlraum wird
durch das Gasdruckventil 40 abgelassen, derart, dass der
Gasdruck im Formhohlraum nicht den anfänglichen Gasdruck überschreitet.
Danach wird Gas durch die Gasstift-Einrichtung oder die Einrichtungen 30 eingebracht,
sobald die Menge des Kunststoffs 95 – 98 Volumen % der vorspezifizierten
Menge ist. Danach wird der Gasdruck in der Form an dem Druck P3
von der Gasstift-Einrichtung 30 gehalten. Das verbleibende
Kunststoffmaterial wird dann in den Formhohlraum eingeführt, um
auch alle Extremitäten
komplett auszufüllen.
Sobald dann der Formling genügend
eigene Formstabilität
hat, wird das Gas durch die Gasstift-Einrichtung abgelassen und
wird der Teil aus der Form entnommen.
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Obwohl vorstehend spezielle Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, sind für Fachleute
zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen möglich. Es
ist deshalb beabsichtigt, dass die Erfindung nur beschränkt ist
im Hinblick auf die anhängigen
Ansprüche.